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​差压变送器流量测量与校准

2023-02-03 13:31:04 142

关键字差压变送器、流量计、校准、压力校验仪

图片差压变送器的应用场景

  • 流量测量

为了得到流量参数,差压变送器需要与节流装置、流量积算仪配合使用。当流体通过管道中的节流装置时,其前后端产生压力差。压力差由差压变送器测得,压力差的大小与瞬时流量正相关。流量积算仪通过压力、管道、流体、温度等参数即可计算出流量。

  • 压差测量

测量管道或房间的压力差,比如洁净间等。

  • 液位测量

利用液体自身重力产生的压力差来测量容器内液体的液位,液体中某一点的静压力与该点到液面的距离成正比,即:P=ρgh。

图片差压与流量

差压式流量计是最常见的流量计之一。据估计,目前工业流量计中至少有40%是差压装置,其中孔板最受欢迎。

使用流体流过管道限制引起的压降作为流量测量的概念可以追溯到 18 世纪,当时它是由伯努利发现的。
下图描述了Δp流量计工作原理的基本原理。

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差压变送器流量测量工作原理

当流体流过限制时,它会加速到更高的速度(即V2>V1),以保持质量流量,因此其静压下降。该压差(Δp)是流经设备的流量的量度。

简单来说,对于给定的限制大小,Δp越高,流速越高。
压差和流量之间的关系由伯努利方程推导出来。
使用伯努利方程和质量守恒,可以证明产生的压差与质量流量{Qm(kg/s)}的平方成正比:

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许多可用的Δp仪表的工作原理是测量上游和下游之间的压力差,但也有一些仪表以其他方式使用差压,例如可变面积仪表。

差压式流量计广泛应用于石油和天然气、水处理、制药、食品和饮料、采矿、化学制造和暖通空调等行业。

图片差压流量计的类型

差压式流量计不同类型的差别主要体现在节流装置上,差压变送器和流量积算仪没有本质差别,只是量程或参数不同而已。

按节流装置的不同,差压式流量计分为:

  • 孔板
  • 文丘里管
  • 文丘里喷嘴
  • 锥形仪表
  • 喷嘴
  • 拖板
  • 入口流量计
  • 楔形流量计
  • 可变面积计

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图片差压变送器的校准

差压变送器的校准遵循《JJG 882-2019 压力变送器》检定规程。

差压变送器的校准大体分为三种情况:

图片实验室校准

实验室在满足条件的情况下,可以按照《JJG 882-2019 压力变送器》出检定书或CNAS证书。

在此需要注意:
检定时由此引入的扩展不确定度U应不大于被检压力变送器最大允许误差绝对值的1/4;准确度等级为0.05级的压力变送器,由此引入的扩展不确定度U应不大于被检压力变送器最大允许误差绝对值的1/3。

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图片现场校准

在欧洲等国家,压力仪表大部分会在现场校准。国内的情况则相反,大多数仪表在实验室完成校准。随着技术的进步和校准成本的降低,现场校准将会是大势所趋。

  • 现场环境虽然复杂,但更符合仪表实际运行的状态,现场校准的数据更能反应仪表真实运行状态下的数据。

  • 现场校准的时间成本更低,省去了拆装、运输、实验室等待的时间。

  • 压力设备的反复拆装会引起设备损害或管道泄漏等问题。

  • 现场设备必须预留压力测试口,校准时从主管道隔离,通过测试口加压进行校准。这个问题看似简单,但却是国内目前无法开展现场校准的一个大难题。

  • 现场校准对校验设备的要求更高。

    由于现场的温湿度环境不确定性大,所以要求校验设备带有自动温度补偿能力;由于差压(特别是微差压)的控制受环境影响较大,要求校验仪具备足够优秀的控制能力和响应速度。

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ConST811A压力校验仪校准差压变送器

图片现场比对

如果现场校准的条件也不具备,现场比对也是对设备验证的一个手段。

将标准设备与被测仪表安装在相同的测试位置,同时感受现场工作的压力,通过标准设备与被测仪表的输出值进行比对,以判断被测试仪表的工作状态。
如下图所示:通过ConST326外接两个压力模块构建差压测量模式,与差压变送器(DP Transmitter)的测量进行现场比对测量。


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ConST326双压力模块测量模式现场比对

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